高中化學 第二單元 化學與資源開發(fā)利用 2.2.1 海水中鹽的開發(fā)和利用課件 新人教版選修2-新人教版高二選修2化學課件

1、課題2 2海水的綜合利用第1 1課時海水中鹽的開發(fā)和利用1.能說出海水曬鹽的原理和工藝流程。2.會運用電解飽和食鹽水的反應(yīng)原理,能記住氯堿工業(yè)的工藝流程及產(chǎn)品。一二一、海水制鹽1.海水中鹽的種類海水中含有多種鹽類,主要是氯化鈉、氯化鎂、硫酸鈣等,以氯化鈉的含量最高。2.海水制鹽的方法海水制鹽的方法有蒸發(fā)法、電滲析法、冷凍法等,其中電滲析法和冷凍法在制鹽的同時也可以得到淡水。3.蒸發(fā)法目前,海水制鹽的方法仍以蒸發(fā)法(即鹽田法)為主。海水引入貯水池,待澄清后流入蒸發(fā)池,經(jīng)過風吹、日曬,海水逐漸蒸發(fā)濃縮,達到飽和析出食鹽晶體,分離后所得的母液叫苦鹵。一二(1)海水曬鹽的流程可表示如下:海水 貯水 池

2、蒸發(fā) 池結(jié)晶池食鹽母液副產(chǎn)品(氯化鉀、氯化鎂等)(2)苦鹵是指分離食鹽晶體后所得到的母液,主要成分是氯化鉀、氯化鎂等。一二二、食鹽資源的利用1.電解飽和食鹽水的原理(1)飽和食鹽水中的離子:存在Na+、Cl-、H+、OH-四種離子。通電后,Na+和H+向陰極移動,Cl-和OH-向陽極移動。(2)電極反應(yīng)式。2.氯堿生產(chǎn)的基本裝置電解槽目前,比較先進的電解槽是離子交換膜電解槽。精制的飽和食鹽水進入陽極室,純水(加一定量的NaOH溶液)加入陰極室。通電時,H2O在陰極表面生成H2,飽和食鹽水中的Na+穿過離子交換膜進入陰極室,導出的陰極液中含有NaOH。Cl-在陽極表面放電生成Cl2。一二(1)電

3、解前,向陰極區(qū)和陽極區(qū)的溶液中分別滴加酚酞溶液,電解過程中會觀察到什么現(xiàn)象?為什么?(2)電解食鹽水制NaOH時,若不將兩極產(chǎn)物分開,會發(fā)生哪些反應(yīng)?可能發(fā)生什么危險?提示(1)陰極區(qū)溶液變?yōu)榧t色。由于H+被消耗,破壞了附近水的電離平衡,使OH-濃度增大,c(OH-)c(H+),溶液呈堿性,即生成NaOH。(2)發(fā)生的反應(yīng)有:Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O,Cl2+H2 2HCl。H2和Cl2混合可能會有爆炸的危險。一二一、海水中鹽的開發(fā)與利用1.海水制鹽的方法(1)海水制鹽常用的方法有三種,即蒸發(fā)法、電滲析法和冷凍法。(2)目前,由海水制食鹽的方法主要是蒸發(fā)法(鹽田法),即

4、海水曬鹽,其流程如下圖:一二2.食鹽用于氯堿工業(yè)(1)食鹽水的精制:一二(2)生產(chǎn)裝置:離子交換膜電解槽主要由陽極(用金屬鈦網(wǎng)制成,涂有鈦、釕等氧化物涂層)、陰極(由碳鋼網(wǎng)制成,上面涂有鎳涂層)、離子交換膜、電解槽框和導電銅棒等組成,每臺電解槽由若干個單元槽串聯(lián)或并聯(lián)組成。(3)主要生產(chǎn)過程:一二(4)原理: 一二二、離子交換膜法制燒堿1.離子交換膜法電解制堿的主要生產(chǎn)流程一二2.離子交換膜法電解原理精制的飽和食鹽水進入陽極室,加入NaOH的純水進入陰極室,通電時,水在陰極表面放電生成H2,Na+穿過離子交換膜由陽極室進入陰極室,導出的陰極液中含NaOH,Cl-則在陽極表面放電生成Cl2,電解

5、后的淡鹽水從陽極導出。由電解槽流出的陰極液中含有30%的NaOH,稱為液堿,液堿經(jīng)蒸發(fā)、結(jié)晶可以得到固堿。陰極區(qū)的另一產(chǎn)物濕氫氣經(jīng)冷卻、洗滌、壓縮后被送往氫氣貯柜;陽極區(qū)產(chǎn)物濕氯氣經(jīng)冷卻、干燥、凈化、壓縮后可得到液氯。3.優(yōu)點離子交換膜法制堿技術(shù)具有設(shè)備占地面積小、能連續(xù)生產(chǎn)、生產(chǎn)能力強、產(chǎn)品質(zhì)量高、能適應(yīng)電流波動、能耗低、污染小等優(yōu)點,是氯堿工業(yè)的發(fā)展方向。一二特別提醒(1)離子交換膜的特征:只允許陽離子通過,且阻止陰離子和氣體通過。(2)離子交換膜的作用:可防止H2和Cl2混合發(fā)生爆炸;防止Cl2與NaOH反應(yīng)生成NaClO影響燒堿質(zhì)量。(3)用惰性電極電解時,陽離子的放電順序:Ag+Cu

6、2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+(和金屬活動性順序剛好相反);陰離子的放電順序:S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根離子。知識點1知識點2海水制鹽的方法【例題1】 目前,海水制鹽的主要方法是()A.分餾法B.蒸發(fā)法C.電滲析法 D.電解法解析：蒸發(fā)法原理簡單,操作易行,是海水制鹽的主要方法。答案：B知識點1知識點2食鹽資源的利用【例題2】 氯堿廠電解飽和食鹽水制取NaOH的工藝流程示意圖如下:依據(jù)上圖完成下列填空:(1)在電解過程中,與電源正極相連的電極上所發(fā)生的反應(yīng)為;與電源負極相連的電極附近,溶液pH(填“不變”“升高”或“下降”)。 (2)工業(yè)食

7、鹽含Ca2+、Mg2+等雜質(zhì),精制過程中這些離子發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 。 知識點1知識點2a.Ba(OH)2b.Ba(NO3)2c.BaCl2 a.先加NaOH,后加Na2CO3,再加鋇試劑b.先加NaOH,后加鋇試劑,再加Na2CO3c.先加鋇試劑,后加NaOH,再加Na2CO3(5)脫鹽工序中利用NaOH和NaCl溶解度上的差異,通過、冷卻、(填寫操作名稱)除去NaCl。 (6)在隔膜法電解食鹽水時,電解槽分隔為陽極區(qū)和陰極區(qū),防止Cl2與NaOH反應(yīng);采用無隔膜電解冷的食鹽水時,Cl2與NaOH充分接觸,產(chǎn)物僅是NaClO和H2,相應(yīng)的化學方程式為。 知識點1知識點2(5)脫鹽工序的目

8、的是分離NaOH和NaCl,由于NaCl溶解度小,因而NaCl首先析出,其操作過程是蒸發(fā)、冷卻、結(jié)晶,經(jīng)過濾得到NaCl晶體。知識點1知識點21 2 3 41下列關(guān)于離子交換膜電解槽電解飽和食鹽水的敘述不正確的是()A.精制飽和食鹽水注入陽極室B.Cl-和Na+透過陽離子交換膜進入陽極室C.陰極區(qū)溶液使酚酞溶液呈紅色D.陽極產(chǎn)生使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{的氣體解析：陽離子交換膜的功能是只允許陽離子通過而不允許陰離子通過,因此Cl-不能透過陽離子交換膜。答案：B1 2 3 42NaCl是從海水中提取出來的一種重要物質(zhì),除了作調(diào)味品以外,它還是一種重要的化工原料。下列產(chǎn)品或物質(zhì)能以NaCl為主要原

9、料制取的是()金屬鈉氯氣燒堿鹽酸純堿A. B.C.D.解析：電解熔融的氯化鈉可制得金屬鈉和氯氣;氯堿工業(yè)(電解飽和食鹽水)可制得氯氣、氫氣和燒堿,進而可由氫氣和氯氣反應(yīng)制得HCl,HCl溶于水即得鹽酸;侯氏制堿法利用NaCl制取純堿。答案：D1 2 3 43下列關(guān)于“氯堿工業(yè)”的說法中,正確的是()A.粗鹽必須在凈化后才能注入電解槽中電解B.電解時,陽極室產(chǎn)生Cl2和NaOH溶液,陰極室產(chǎn)生H2C.電解時,可用鐵絲網(wǎng)作陽極,石墨作陰極D.電解槽中的離子交換膜可阻止水分子和離子通過解析：氯堿工業(yè)中,陽極必須用石墨,如果用鐵絲網(wǎng)作陽極,鐵會優(yōu)先于Cl-放電,Fe-2e- Fe2+,不會生成Cl2;

10、在陰極區(qū)H+放電,破壞了水的電離平衡,同時生成NaOH;電解槽中陽離子交換膜只允許陽離子通過而不允許陰離子通過。答案：A1 2 3 44氫氧化鈉是一種用途廣泛的化工原料,我國氯堿工業(yè)的設(shè)備多采用離子交換膜電解槽。(1)為使電解NaCl溶液的速率加快,下列措施不可行的是。 A.增大電極面積B.升高飽和NaCl溶液的溫度C.加大陰極與陽極間的距離D.提高電解時的電源電壓(2)如果將某離子交換膜電解槽電解時的電壓增大到原來的2倍;電解時的電流增大到原來的2倍;電解時溫度從30 提高到60 ,則電解速率一定會達到原來2倍的是(填標號)。 1 2 3 4解析：增大電極面積、升高電解液溫度、增大電源電壓都有利于電解速率的加快。當電解時電壓增大到原